基于GaN工艺的HEMT晶体管电荷模型建立及萃取方法技术

本发明专利技术公开了一种基于GaN工艺的HEMT晶体管电荷模型建立及萃取方法，包括：基于外部输入的栅极电压、漏极电势和源极电势，获得栅极沟道电压；基于栅极电荷密度、栅极根数、栅极长度和单根栅极的宽度，获得栅极电荷；基于漏极电势和源极电势，获得漏源电势差；基于所述栅极沟道电压、栅极电荷和漏源电势差，建立用于表征晶体管器件开启后电荷值与漏源电压相关性的电荷模型；对所述电荷模型的电荷值进行微分，建立用于表征栅源电容、栅源电压和漏源电压相关性的电容模型。本发明专利技术支持基于GaN工艺的HEMT晶体管的电荷/电容描述，特别是沟道开启后栅源电容、栅源电压和漏源电压的关系描述，模型准确性高。模型准确性高。模型准确性高。

【技术实现步骤摘要】
基于GaN工艺的HEMT晶体管电荷模型建立及萃取方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种基于GaN工艺的HEMT晶体管电荷模型建立及萃取方法。

技术介绍

[0002]在GaN HEMT MMIC设计中，准确的GaN HEMT器件模型是保证实际流片的芯片特性达到设计指标的重要保障。因此基于GaN HEMT工艺的晶体管器件模型需要能够表征出真实器件的直流特性和交流特性。所以在模型中除了需要引入寄生的电阻电容效应之外，还需要包括电流模型和电荷模型，如图1所示为等效电路图。
[0003]目前，紧凑型模型联盟(CMC)推出的用于氮化镓器件的先进SPICE模型(ASM)，能够应用在非线性电荷的描述上，但ASM模型仅适用于在单个漏极电压上的使用，具体模型为：该ASM模型的仿真结果如图2所示，图2中，横坐标表示栅源电压，带圆圈的曲线为实测的栅源电容，不带圆圈的曲线为ASM模型的仿真栅源电容，多条曲线表示在不同漏源电压下实测的栅源电容或仿真栅源电容。从图可以看出，ASM模型中栅源电容随着漏源电压增大的相关性和实际器件存在较大的差异。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于GaN工艺的HEMT晶体管电荷模型建立方法，其特征在于，包括：基于外部输入的栅极电压、漏极电势和源极电势，获得栅极沟道电压；基于栅极电荷密度、栅极根数、栅极长度和单根栅极的宽度，获得栅极电荷；基于漏极电势和源极电势，获得漏源电势差；基于所述栅极沟道电压、栅极电荷和漏源电势差，建立用于表征晶体管器件开启后电荷值与漏源电压相关性的电荷模型；对所述电荷模型的电荷值进行微分，建立用于表征栅源电容、栅源电压和漏源电压相关性的电容模型。2.根据权利要求1所述的基于GaN工艺的HEMT晶体管电荷模型建立方法，其特征在于，基于外部输入的栅极电压、漏极电势和源极电势，获得栅极沟道电压，具体如下：其中，V
gm
表示栅极沟道电压；V
g0
表示外部输入的栅极电压；psid表示漏极电势；psis表示源极电势。3.根据权利要求1所述的基于GaN工艺的HEMT晶体管电荷模型建立方法，其特征在于，基于栅极电荷密度、栅极根数、栅极长度和单根栅极的宽度，获得栅极电荷，具体如下：C
gq
＝Cg
×
w
g
×
nf
×
l
g
其中，C
gq
表示栅极电荷；Cg表示栅极电荷密度；w
g
表示单根栅极的宽度；nf表示栅极根数；l
g
表示栅极长度。4.根据权利要求1所述的基于GaN工艺的HEMT晶体管电荷模型建立方法，其特征在于，基于漏极电势和源极电势，获得漏源电势差，具体如下：psids＝psid
‑
psis其中，psids表示漏源电势差；psid表示漏极电势；psis表示源极电势。5.根据权利要求1所述的基于GaN工艺的HEMT晶体管电荷模型建立方法，其特征在于，基于所述栅极沟道电压、栅极电荷和漏源电势差，获得用于表征晶体管器件开启后电荷值与漏源电压相关性的电荷模型，具体如下：其中，Q
g
表示电荷模型的电荷值；C
gp
表示栅极电荷；V
gm
表示栅极沟道电压；psids表示漏源电势差；V
tv
表示阈值电压；tanh表示双曲正切函数；λ
A
表示第一电荷系数；λ
B
表示第二电荷系数；V
k
表示膝点漏源电压；ln表示对数函数。6.一种基于GaN工艺的HEMT晶体管电荷模型参数萃取方法，其特征在于，包括：S501，获取晶体管的电容
‑
电压特性的测试曲线；S502，确定晶体管电荷模型中的核心参数的标定值以及辅助参数的经验初值；所述核心参数为影响电容
‑
电压特性的变化趋势的模型参数，所述核心参数的标定值根据工艺/外延设定、基于经验计算公式而确定或通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡文必，张永明，魏鸿基，林义书，
申请(专利权)人：厦门市三安集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：